机械设计螺旋千斤顶设计结构草图：
载重：2t 行程：230 最大起重量F=20000N 最大起升高度 H=230mm
工作原理图：
1.螺杆的设计与计算
1.1螺纹类型的选择
螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。
梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30º，梯形螺纹的外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/T5796.1—2005的规
定。
千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。
因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30º
的单线梯形螺纹
1.2螺杆的材料的选择
螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。
在此选用的是45钢。
1.3确定螺杆的直径
按耐磨性条件确定螺杆中径d2。
求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。
计算过程：
滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力[p]。
p=
QP
πd2ℎH<
[p]
令φ=H /d2(H为螺母高度，且H=uP)，代入得
d2>=√QP
πℎ∅[p]
式中
p──工作压强(MPa);
Q──轴向工作载荷(N)；
d2──螺纹中径(mm)；
P ──螺距
h──螺纹工作高度(mm)，
对矩形、梯形螺纹，h=0.5P；对锯齿形螺纹，h=0.75P；
u──旋合螺纹圈数；
[p] ──螺旋副许用压强(MPa)。
值选取：对整体式螺母，=1.2～2.5，
对剖分式和兼做支承螺母，=2.5～3.5. 此处取1.5。
因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢-青铜需用应力取[p]=20MP。
螺杆螺纹的中径：
d2≥0.8√Q
[]
=0.8∗√
20000
=20.65
根据求得的此螺纹中径，查表GB/T5796.2—2005和表
GB/T5796.3—2005有：
公称直径d=28,螺距P=5,中径d2=D2=25.50,螺杆小径d3=22.50,螺母小径D1=23.00，螺母大径D4=28.50，螺母高度H=Φ
d2=25.5*1.5=38.25,
螺旋圈数μ=H
P =36
5
=7.65≈8≤10(圈)
1.4自锁验算
自锁条件：ψ≤ψv
式中：ψv──螺纹副当量摩擦角，
ψv = arctgf v =arctg(f/cosβ)
ψ为螺纹升角
摩擦系数f由查表可知，f= .11~0.17，由于千斤顶的运动速度是很低的，所以摩擦系数按起动时区最大值0.17。
牙侧角β=α
/2=30/2=15°
ψ=arctan np
πd2=arctan1×5
3.14×38.25
=2.38°
ψ≤ψv=arctan f
cos15°=arctan0.17
cos15°
=9.98°
ψ=2.38°≤ψv=9.98°
符合自锁条件
1.5螺杆强度校核
σca=√σ2+3τ2=√(
4Q
πd12
)2+3(
16T1
πd13
)2≤[σ]
式中：[σ]─螺杆材料的许用应力(MPa )，有[σ]= σs/3～5。
T1=Qtan(ψ+ψ
v
)d2
2
查表可知σs=355 [σ]=σ/3=118.3 经计算的
T1=41909.1
σca=80.7≤[σ]=118.3
1.6螺杆的压杆稳定性计算
s sc=Q c
Q
≥s
其中Q c由λs=μl/i(u=2)确定
计算可得:
S sc=4.04≥3.5
1.7螺母螺纹牙强度校核
剪切强度条件（危险截面为a~a）
τ=
Q
u
πDb
=
Q
πdbu
≤[τ]
σb =Q u ℎ/2πDb 2
/6=3Qℎπdb 2u
≤[σb ] 式中：b ————螺纹牙根部的厚度，mm ，梯形螺纹b=0.65P.； h_——— 弯曲力臂，mm,参看图l=(D −D 2)/2； [σb ]———螺母材料的许用弯曲应力 [τ]————螺母材料的许用切应力 计算可得
τ=8.74≤[τ]=30 σb =9.918≤[σb ]=40
2. 其他零部件的设计计算
2.1螺母悬置段强度计算 求螺
母外径
强度条件为：
近似
σca =
(1.2~1.3)Q π/4(D 32
−
D 2)
由参考文献可知 青铜σs =100Mpa ，对于塑性材料[σ]=σs n s
,一般
n s =1.2~2.5.则 [σ]=40Mpa 带入计算得 D 3>=39.34
由经验公式D 3=(1.6～1.8)D,取D 3=45mm ，D 4=59mm
2.2螺母凸缘的强度计算
接触面挤压强度计算： σca =
Q
（π
4）(D 42−D 32)≤[σp ]
[σp ]-------螺母的许用挤压应力，Mpa ，[σp ]=（1.5～1.7）[σb ] D 4-------螺母凸缘大经，mm ，D 4=（1.3～1.4）D 3
取D 4=59mm,计算得 σca =17.5MPa<[σp ] 凸缘根部弯曲强度计算：
σca=M
W
=
Q(D4−D3)
2πD3a2
≤[σb]
a-------凸缘高度，mm，a=H/3
带入计算得：
σca=3.428<[σb]所以螺母凸缘满足强度要求
2.3手柄的设计计算
材料：Q235钢
手柄长度确定：
取ƒc=0.1, p=200N
计算得：
T1=41909.1N·mm
T2=33107.5N·mm
L p=375.1mm
手柄实际长度L=L p+D13=423.1mm。
取长度为425mm 手柄直径确定：
σb=M
W
=
32PL
πdp3
≤[σb]
将[σb]=158Mpa带入计算得：
d p>16.9mm
取d p=20mm
2.4托杯的设计
材料：托杯用来承重可用Q235钢模锻制成
D10=（2.4～2.5）d=58mm
D11=(0.6～0.7)d=20mm
D13=(1.7～1.9)d=48mm
D12=D13-(2～4)=45mm
取δ=8mm
h=1.3δ=10.4mm
为了避免过快磨损，托杯一方面需要润滑，另一方面还要验算接触面间的挤压强度
.
带入计算得：
P=12.64MPa<[p]=300MPa
满足挤压强度要求
2.5底座设计
底座材料常用铸铁(HT100)，铸件的壁厚δ应取8～12mm，取δ=10mm。
为了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此将其外形制成1∶10的斜度
H1=H+20=250mm
D6=D3+5=50mm
=100mm
D7=D6+H1
5
接地比压验算
底座下垫物的许用挤压应力[σp]取2MPa，计算得
D8>=150.79
取D8=200mm
参考文献：
[1]濮良贵国定吴立言机械设计高等教育2013
[2]柴国钟梁利华王效贵卢炎麟材料力学科学2012
[3]毅章巧芳舒欣图学原理与工程制图教程清华大学2012
[4]戴枝荣远明工程材料2006。